Domstrebe Pro und Kontra

[jenad]

Diesen Text habe ich für das Wiki erstellt. Vorab zur Diskussion und Brainstorming hier.

 

Das Thema wurde schon oft diskutiert, mit plausibel klingenden Argumenten pro und contra der Wirkung. Ich habe hier eine interessante Ausführung gefunden, die ich in's Deutsche übersetzt und teilweise ergänzt habe, zur besseren Verständlichkeit.

 

Original-Link: Tower strut bar really needed?

Es ist davon auszugehen, das eine Domstrebe wirklich eine Verbesserung darstellt. In der folgenden Erklärung wird versucht werden, dies überzeugend zu belegen.

Bild 1 zeigt analytisch die einwirkenden Kräfte auf den Vorderwagen während der Kurvenfahrt. Für die Berechnung wurden ausschließlich horizontale Kräfte berücksichtigt. Natürlich wirken auch in vertikaler Richtung Kräfte, aber da die Summe der einwirkenden Kräfte unabhängig voneinander Null entsprechen muß, in sowohl waage- als auch senkrechter Richtung, können wir uns auf die horizontalen Kräfte beschränken. Naturgemäß wäre die Strebe auch nicht dazu geeignet, vertikale Kräfte abzuleiten.

Beginnen müssen wir mit einigen Annahmen. Diese sind natürlich teilweise Näherungswerte und/oder idealisiert, bzw. vereinfacht, reichen aber für unser Rechenbeispiel vollkommen aus. Auch ist das Beispiel sicher ein Extremfall, da nur wenige Autos derart am Limit bewegt werden.

Als erstes stellen wir uns ein Rennfahrzeug, hier einen E30 M3 in schneller Kurvenfahrt vor, so das die Vorderräder 100% Gewichtsverlagerung erfahren, und zwar auf das kurvenäußere Rad. Hier im Bild sieht man z.B., wie das kurveninnere Rad frei in der Luft hängt. Das ist ein sicheres Anzeichen für eine 100%ige Gewichtsverlagerung.

Als zweites nehmen wir an, das unser M3 während der Kurvenfahrt eine Querbeschleunigung von 1G erfährt. Bei einem Rennfahrzeug mit entsprechender Bereifung ist dies ein durchaus plausibler Wert. Bei einem angenommenen Fahrzeuggewicht von 1200 Kg und einer annähernden 50/50 Gewichtsverteilung muß das kurvenäußere Rad eine in Querrichtung wirkende Gegenkraft von 600Kg unter den beschriebenen Bedingungen generieren.

Daher ist F1 = 600Kg im oersten Bild. Die Zeichnung ist eine statische Skizze, welche alle Kräfte berücksichtigt, die am Federbein/Rad Bauteil (blau dargestellt) wirken. Diese Kräfte müssen Null ergeben in horizontaler Richtung. Ebenfalls müssen die anliegenden Drehmomente sich gegenseitig aufheben. Das Ziel ist also, die Kraft F3 zu bestimmen, welches die Kraft ist, die der Dom auf das Federbein ausübt. Das Federbein wiederum kann eine gleich- und gegensätzlich gerichtete Kraft auf den Dom ausüben.

Wir können F3 auflösen, wenn die Drehmomente, die um das Radführungsgelenk (wo der Querlenker mit dem Federbein verbunden ist) anliegen, gleich sind.

Wir haben also: F1(L2) = F3(L1) oder F3 = F1(L2/L1)

Wir wissen bereits, das F1 = 600Kg ist. L1 und L2 werden durch Messung am Fahrzeug ermittelt. (L1 = 617mm und L2 = 152,4mm). Also entspricht F3 = 148Kg

Die Schlußfolgerung ist also die, das wenn der M3 eine Kurve mit einer Querbeschleunigung von 1G und 100% Gewichtsverlagerung durchfährt, wird eine Kraft von 148Kg den Dom nach außen drücken. Da das innere Rad lastfrei ist kann der kurveninnere Dom damit keine dementsprechende Kraft generieren. Die Domstrebe ist also tendentiell eher auf Zug, als auf Druck belastet.

Um das Ganze nochmal vereinfacht auszudrücken: Das Rad ist eine Art Hebel. Drehpunkt ist das Radführungsgelenk. Wenn ich oben am Rad ziehe, bewege ich damit das Federbein nach außen. Diese Bewegung wirkt auf den Dom ein.

Was uns zu der Frage kommen lässt: wie kritisch ist eine Kraft, die mit 148 Kg den Dom nach außen zieht?

Die 148 Kg entsprechen rund 12% des totalen Fahrzeuggewichts. Auch wenn der Dom hauptsächlich dazu geschaffen ist, vertikale Kräfte aufzunehmen, werden die 148 Kg in horizontaler Richtung die Karosse nicht permanent verformen. Natürlich ist dieses Beispiel ein absolutes Maximum an Belastung, welche auf den Dom einwirken kann, aber für ein über 20 Jahre altes Auto gilt: steter Tropfen höhlt den Stein. Die wiederholte Krafteinwirkung kann zu Materialermüdung an den Domen führen, je mehr, desto schärfer das Auto gefahren wird.

Die Domstrebe verbindet also beide Dome so miteinander, das die Kraft, die auf den äußeren Dom einwirkt auf beide Dome übertragen wird. So wird das Material verdoppelt, das die auftretenden Kräfte in Kurven aufnehmen kann.

Ein weiterer Punkt, den man beachten sollte: Wenn der kurvenäußere Dom durch die Krafteinwirkung 5mm nach außen gedrückt wird, verliert man ca. 0,5 Grad negativen Sturz. Bei 10 Millimeter rund ein ganzes Grad.

Ich habe bei der Übersetzung analoge Einheiten zum Originaltext benutzt, auch wenn Kräfte eigentlich in N angegeben werden.

[derAlex]

..wiedermal ne schlaflose Nacht gehabt

 

In dem Text kann ich kein "kontra", sondern nur "pro" finden. Ich hatte bisher nur Domstreben in einem Opel Kadett, vorn und hinten und zusätzlich eine Querlenkerstrebe. Ich muss sagen, dass die subjektiv deutlich spürbar waren, was maximale Kurvengeschwindigkeiten angeht. Ich hab keine Ahnung was es als kontra geben könnte. Der von dir geschriebene Text ist auch plausiebel, wüsste nicht was es da zu diskutieren gibt.

 

Grüße

Alex

[S38 Matze]

Ich könnte mir jedenfalls keinen Motorumbau der schwerer ist als ein Serien M20B25 ohne Domstrebe vorstellen, vor allem nicht im E30 Cabrio.

 

So soll jeder seine eigene Meinung sich selbst bilden

[Djembejungler]

Jedesmal wenn ich ´nen E30 ohne Streben fahre (besonderst hinten!), denk ich die Dämpfer sind fritte.

Das Schaukelt dann so auf der Autobahn......

[sLothiC]

hinten hab ich leider noch keine, aber vorne wars unterschied wie tag und nacht ;) und das bild ich mir nicht ein... war nämlich vorher der meinung das sie nix bringen wird ausser weng optische aufwertung ^^ wurde dann aber vom gegenteil überzeugt

[Gast E30_Landaulet]

Ich kann nur für meinen Baur sprechen.

Ja es ist eine Verbesserung.

Vorn verbaut, hinten folgt noch, oder auch nicht.

Mal abwarten was hier noch für Meinungen gepostet werden.

 

Gruss

Buddy

 

PS: Ich bin zwar überwiegend ein ruhiger Fahrer aber man merkt es an den immer schlechter werdenden Strassenverhältnissen, vor allem in Anliegerstrassen die immer nur geflickt werden. Der Vorderwagen ist wesentlich ruhiger/stabiler geworden.

[jenad]

In dem Text kann ich kein "kontra", sondern nur "pro" finden.

 

In meinem Text nicht, aber vielleicht hat ja jemand noch was. Negativ wäre vielleicht, das im Falle eines Unfalls u.U. nachher beide Dome einen Hau haben könnten...

[Gast E30_Landaulet]

Das kann ich mir sogar gut vorstellen.

Irgendwo hinterlassen die Kräfte ja auch ihre Spuren.

Aber wenn das eintritt ist sowieso der Totalschaden eingekehrt.

Zb. der TE der die Verhehrsinsel mitgenommen hat.

A-Säule angeschlagen. Da ist der Dom sicherlich krumm falls er die Strebe drin hat.

[E30fürimmer]

Also mir sind seit 1994 (E30 Erfahrung) keine Nebenwirkungen bekannt:freak:

 

Ich hätte das Cabrio sogar in Serie damit ausgestattet.

[derAlex]

also ab damit ins Wiki

[WolfManE30]

interessante ausführung! gefällt mir!

die tatsächliche größe der wirkenden kräfte sei mal dahingestellt, das ist für die grundsätzliche überlegung ja egal...

 

allerdings wurde eine wichtige komponente vergessen... (@jens: folgendes soll keine kritik, sondern eine gedankliche fortführung sein ).

die betrachtung der horizontalkräfte ist ja schön und gut, allerdings wirken die vertikalen kräfte gleichzeitig. besonders in der kurve kommt es zu einer schwerpunktsverlagerung nach außen (beim abheben des inneren rades noch stärker), und somit zu einer erheblichen vertikalkraftkomponente (Kraft F_4) auf das äußere rad. diese kraft wird vom domlager in form der kraft F_5 abgestützt.

aufgrund der neigung des federbeins entsteht daraus eine zusätzliche horizontalkraft (F_5x), und diese belastet die domstrebe definitiv auf druck!

solange man also die exakte geometrie und kräfteverteilung unberücksichtigt lässt, ist eine aussage über die belastung der domstrebe nicht möglich.

 

 

in meiner ergänzten skizze habe ich mal angenommen, dass die querlenkeraufnahme am federbein keine vertikalkräfte aufnimmt (F_6=0N) was in erster näherung korrekt ist.

 

die aufteilung der horizontalen kräfte am domlager ist so jedoch formal nicht ganz korrekt. um das ganze zahlenmäßig einfacher lösen zu können, sollte man sich in der betrachtung auf eine horizontalkraft am domlager beschränken.

folgende skizze zeigt wie das aussehen könnte wenn man die kurvenkraft- und gewichtskraftkomponenten zusammenfasst:

 

 

eine korrekte betrachtung der domstrebenbelastung erfordert also eine einbeziehung der vertikal wirkenden kräfte im momentengleichgewicht.

 

aus dem kräftegleichgewicht in y-richtung ergibt sich (mit F_6 = 0):

 

F_4 = F_5y

 

momentengleichgewicht um den angriffspunkt von F_2 (querlenker):

 

F_1(L_2)-F_4(L_4)-F_5y(L_5)+F_ges_x(L_1)=0

 

und somit aufgelöst nach F_ges_x:

 

F_ges_x=(F_4(L_4)+F_5y(L_5)-F_1(L_2))/L_1 oder auch

F_ges_x=(F_4(L_4+L_5)-F_1(L_2))/L_1

 

im ersten beitrag wurde für kurvenfahrt im grenzbereich mit einem kraftschlussbeiwert von mü=1 gerechnet, indem die gewichtskraft gleich der seitenführungskraft gesetzt wurde. ganz verkehrt ist diese annahme auf trockener straße nicht.

daraus ergibt sich dann auch am reifen F_1=F_4 womit sich die rechnung weiter vereinfachen lässt:

 

F_ges_x=F_1(L_4+L_5-L_2)/L_1

 

 

 

man sieht also, dass das vorzeichen der horizontalkraft am domlager abhängig von der fahrsituation und achsgeometrie wechseln kann.

 

bei geradeausfahrt ist F_1 fast gleich null, und somit die domstrebe auf druck belastet.

 

bei schneller kurvenfahrt nimmt F_1 zu. bei fahrt an der haftungsgrenze sind gewichtskraft und seitenführungskraft am vorderrad ähnlich groß, dann entscheidet einzig die achsgeometrie über die belastung der domstrebe. gefühlsmäßig würde ich behaupten, dass die strecke L_4+L_5 bei den meisten e30igs ähnlich ist wie die höhe L_2 (vor allem bei spurverbreitungen oder geringer ET der felgen wächst L_4+L_5), und somit die domstrebe im extremfall tatsächlich (leicht) auf zug belastet werden könnte.

 

in den meisten fällen wird die domstrebe jedoch auf druck belastet werden!

Bearbeitet: 9. März 2011 von WolfManE30

[jenad]

Die Darstellung ist natürlich stark vereinfacht und auf Seite 2 wird auch noch weiter auf die Kraftverteilung eingegangen. Die Ausführungen könnte ich noch dazu ergänzen.

 

Die Lager sollten in Normallage in der Tat unbelastet sein, deshalb soll man ja auch Autos nicht aufgebockt abstellen über längere Zeit.

 

Natürlich ist die Belastung im Artikel einseitig dargestellt, aber rein auf die Funktion der Strebe im Moment der Kurvenfahrt bezogen ausreichend. Das je nach Einfederungszustand die horizontale Belastung am Dom Von Zug auf Druck weichen kann, ist natürlich ohne Frage richtig.

 

Um es sich besser vorstellen zu können: Wenn das Rad ein riesenlanger Hebel wäre an dem ich ziehe und könnte damit das ganze Auto zur Seite kippen, dann merkt man, das die Belastung in diesem Moment eine Zugbelastung am Dom ist.

 

Hier der Link zur 2. Seite: http://www.e30m3project.com/e30m3performance/myths/Strutbar_Theory/strut_bar_comp.htm

[WolfManE30]

hatte die zweite seite auch gelesen gehabt bevor ich geantwortet habe. lese mir immer lieber die originalquellen durch

 

ist korrekt da auch noch drauf einzugehen.

wollte nur insofern die ausführungen vervollständigen, dass es nicht korrekt ist die horizontalen kräfte unabhängig von den vertikalen zu betrachten. vor allem dann nicht, wenn mit einem momentengleichgewicht eine kraft bestimmt wird.

der von dir zitierte teil der ausführungen ist daher so allein stehend irreführend.

 

wie meine obige rechnung verdeutlicht, ist der augenscheinlich große anteil der zugkraft auf die domstrebe bei kurvenfahrt fast im gleichgewicht mit der druckkraft auf die strebe die aufgrund der reifenaufstandskraft immer wirkt.

 

danke dir für die interessanten ausführungen und den gedankenanstoß!

dass eine domstrebe tatsächlich auch auf zug belastet werden kann, war mir davor nicht bewusst gewesen

[bigFIVE]

also ich hab bei wechsel des fahrwerks auch sofort eine domstrebe vorn verbaut und es nicht bereut. da ich gern kurven recht schnell fahre, konnte ich feststellen,das das fahrverhalten doch spürbar anders (besser) wurde.

wenn man natürlich die von euch akribisch belegten kräfte sich anschaut, fällt einem da nicht mehr viel ein.

vielen dank für eure beiträge. die geben einem echt was - und dem fahrzeug natürlich auch.

gruß harry

[BadBoy88]

ich kann leider nicht schlechtes sagen habe bis jetzt ion jedem E30 eine Streb drin gehabt.....weiß schon gar nicht mehr wie es ohne ist....und der Motorraum sieht dann auch ganz nackt aus ;o) aber ich habe die Strebe immer in Verbindung mit den Eibach Sportstabbis verbaut....und es ist der Wahnsinn....doch jetzt fällt mir was ein eine "gute " Strebe kostet ein paar Efros

[Lilmiller]

kurze frage,

warum sind die hinteren domstreben meist teurer als die für vorne?!

[WolfManE30]

kurze frage,

warum sind die hinteren domstreben meist teurer als die für vorne?!

aus technischen gründen sicher nicht. das hat wohl eher was mit der absatzmenge der streben zu tun. es werden sicher 4mal so viele für vorne verkauft wie für hinten.

 

die vordere ist auch deutlich spürbarer als die hintere. vor allem beim e30 als limo oder besonders beim cabrio ist die hintere karosse viel steifer als bspw. beim golf oder polo.

im touring wäre die strebe sinnvoller, aber ich würde nicht meinen kofferraum opfern wollen dafür.

 

ergo: lieber vorne kurz eine strebe einschrauben, und damit fallen die preise für die vorderen. außerdem haben die streben für 30 euro ihren namen auch fast nicht verdient. und hochwertige kosten auch wieder entsprechend.

[Peter_S]

Wenn man sich die technische Mechanik dahinter ansieht, ist die Innoparts-Strebe

eigentlich ziemlich clever gemacht, egal ob es um die Krafteinleitung von den Domen

in die Strebe durch die gut angepasste Kontur und stramme Dimensionierung geht oder

die Strebe selbst, die sowohl in Zug- als auch Druckrichtung sehr steif scheint.

 

Ich habe in meinem Zweitwagen eine von Wichers verbaut, die macht da einen deutlich

labileren Eindruck, speziell an den Domaufnahmen.

 

Hier mal zum Vergleich...ist schon was anderes finde ich.

 

VG Peter

[Bartman]

sind diese billig Alu-Domstreben aus der Bucht auch sinnvoll?

[WolfManE30]

wenn die zweite wirklich von wiechers ist, haben die in neuerer zeit aber deutlich material gespart.

ich kenne von denen noch die massiven doppelrohrstreben für den e30. die waren auch ziemlich steif, und durch die 2 rohre ist auch die krafteinleitung schön verteilt.

die innoparts-streben sehen zwar massiv aus, aber gerade die anbindung an die platte auf dem dom erscheint ein bisschen labil.

 

hab selber im cabrio eine alu-strebe von eibach. die sieht zwar ähnlich aus wie die ganz billigen aus ebay, aber ist mit ca doppelter materialstärke steif genug.

die wirkung war deutlich zu spüren bei der weichen cabrio karosserie.

 

sind diese billig Alu-Domstreben aus der Bucht auch sinnvoll?

negativ werden die sich nicht bemerkbar machen

wie steif sie jedoch im betrieb dann wirklich sind? mit sicherheit nicht die beste lösung. leg lieber nochmal 20 euro drauf und such eine gute gebrauchte.

[Allrad 3er]

Ich drängel mich mal ins Thema. Hab nen Touring Allrad und wollte mal hören,wer da welche Erfahrungen gemacht hat. Welche Streben,außer Wiechers gibts für den Allrad? Und welche sind von Wiechers zu empfehlen?

 

MfG Pascal

[SNUP]

Stahlstreben.

 

Wenn ich etwas für weniger Verwindung machen möchte, würde ich das konsequent machen und zu einer Stahlstrebe greifen. Wiechers bietet das eben an, wer noch weiß ich nicht, aber darauf würde ich achten.

 

Christian

[Allrad 3er]

An Stahlstreben dachte ich auch. Alus sind ja in der Regel auch teurer. Deshalb würd ich ohnehin ehr zu Stahl tendieren.

[E30fürimmer]

Wenn man sich die technische Mechanik dahinter ansieht, ist die Innoparts-Strebe

eigentlich ziemlich clever gemacht, egal ob es um die Krafteinleitung von den Domen

in die Strebe durch die gut angepasste Kontur und stramme Dimensionierung geht oder

die Strebe selbst, die sowohl in Zug- als auch Druckrichtung sehr steif scheint.

 

Ich habe in meinem Zweitwagen eine von Wichers verbaut, die macht da einen deutlich

labileren Eindruck, speziell an den Domaufnahmen.

 

Hier mal zum Vergleich...ist schon was anderes finde ich.

 

VG Peter

 

Der optische Eindruck kann auch täuschen bei der Innoparts wirkt viel Kraft an den beiden Inbusschrauben, das ist nicht schlau konstruiert! Ein E30 ist ein optisch sehr massives Fahrzeug aber im Crash schlechter als ein retro Mini.

Super und besser sieht die Innoparts aber trotzdem aus

[Peter_S]

Was ist daran Deiner Meinung nach falsch? Einer der Maschinenbauer hier kann

ja mal berechnen, bei welcher Kraft die Verbindung mit den beiden M8 Inbusschrauben

abeschert bzw. wann sich das Ding in den Langlöchern verschiebt weil die Flächenpressung nicht mehr ausreicht.

 

Ich lehne mich mal aus dem Fenster mit einer Vermutung: Weit jenseits der zu erwartenden Schub- oder Zugkraft, belegen kann ich das rechnerisch leider nicht.

 

Weitaus wichtiger scheint mir aber, daß die Innoparts sehr schön flächig aufliegt an den Domen

und somit keine oder weniger Kraftspitzen auftreten dürften im Kontaktbereich.

 

 

VG Peter